Держава Сегодня - народный информационно-образовательный портал

Нанотехнологии будущего - зарубежные разработки

Испанские физики взвесили молекулу нафталина

molekula-naftalina-vzvesili-fizikiФизики из Каталонского института нанотехнологий создали сверхчувствительные весы, позволяющие измерять массу с погрешностью до 1,7 йоктограмм. Описание эксперимента опубликовано в журнале Nature Nanotechnology Йоктограмм - один на десять в минус двадцать четвёртой степени грамма (одна септиллионная доля грамма). Для справки - масса молекулы воды составляет приблизительно 30 йоктограмм. Ученые сумели косвенным методом взвесить атом ксенона и молекулу нафталина с точностью до величины массы протона, которая составляет 1,67 йоктограмм.

В устройстве роль чаши весов выполняет хитроумная система коротких углеродных нанотрубок, помещённая в вакуум-камеру. Длина каждой трубки составляет 150 нанометров, диаметр - около 1,7 нанометров (нанометр - это одна миллиардная доля метра). Предварительный отжиг конструкции и вакуумирование обеспечивают устранение посторонних частиц, которые могли бы повлиять на точность измерений. Последующее охлаждение установки до сверхнизкого значения температуры, очевидно, необходимо для устранения тепловых шумов. Суть метода заключается в следующем. В весах на основе углеродных нанотрубок используют преобразование электрических колебаний в механические. Для возбуждения механических колебаний нанотрубки её закрепляют на одном из электродов под углом ко второму электроду.

Если к электродам приложить постоянное напряжение, трубка приобретает статический заряд, заставляющий её отклоняться к другому электроду. При подаче переменного напряжения с частотой, совпадающей с частотой собственных колебаний нанотрубки (они зависят от её длины и диаметра), трубка будет вибрировать. Частота вибрации определяется спектрометром. Исследуемая частица нагружает нанотрубку, меняя частоту её собственных колебаний (она будет ниже частоты колебаний ненагруженной трубки, поскольку масса системы увеличилась, а жёсткость не изменилась). Частоту колебаний нагруженной нанотрубки снова определяют спектрометрическим методом. Эта частота, зависящая от массы частицы, позволяет интерпретировать полученную информацию как массу взвешиваемой частицы. В установке испанских исследователей груз (взвешиваемая частица) был размещен на поверхности системы нанотрубок, после чего установка была охлаждена до температуры 4 градуса по шкале Кельвина. Затем к трубке было приложено переменное напряжение свипируемой (изменяемой во времени) частоты и зафиксирована частота отклика, которая зависит от массы исследуемого объекта. Данная методика и ранее применялась при подобных измерениях, но до этого точность была не лучше сотни йоктограммов.

Повышение чувствительности на два порядка открывает возможность взвешивания соединений, отличающихся друг от друга на массу нескольких протонов. Профессор Адриан Бачтолд, один из авторов предлагаемого метода, считает, что такие весы найдут применение в химическом анализе (для идентификации химических элементов) и в медицине (для распознания маркеров болезней, различие в массах которых может быть ничтожно малым). Отдавая должное значимости работе испанских коллег, доктор Рейчел Маккендри, английский специалист по нанотехнологиям, отметил, что теперь главная задача, которую предстоит решить ученым - придумать способ удешевления изготовления подобных весов и отработать технологию, позволяющую сделать такие измерения рутинной практикой.

 


мы в соцсетях

Группа сайта Фантастические технологии в социальной сети Вконтакте

Страница сайта Фантастические технологии в социальной сети google+

Страница сайта Фантастические технологии в социальной сети Facebook

Ещё материалы раздела "Нанотехнологии"

Крошечные наноракеты будут наносить точечные удары по заболеваниям человеческого организма

Зарубежные разработки

Крошечные наноракеты будут наносить точечные удары по заболеваниям человеческого организма

Как известно, если доставить лекарственные препараты непосредственно в пораженные зоны человеческого организма, то можно в разы увеличить их эффективность и быстрее достичь требуемого результата. Но как это произвести? Группа исследователей...

Создан искусственный материал, который легче воды и прочнее стали

Зарубежные разработки

Создан искусственный материал, который легче воды и прочнее стали

  Нанотехнологии продолжают удивлять нас своими инновационными решениями. Так на этот раз, технология наносборки позволила ученым создать уникальный, похожий на кость материал, который легче воды и гораздо прочнее стали. Изобретенный наноматериал...

Нановолокна эффективно очищают нефтепродукты от соединений серы

Зарубежные разработки

Нановолокна эффективно очищают нефтепродукты от соединений серы

Ученые из Университета в штате Иллинойс, США разработали покрытие из нановолокон оксида металла, очищающее получаемое из нефти топливо от примесей серы. Высокая эффективность покрытия, понижающая стоимость и улучшающая эксплуатационные качества...

Создана нанобумага, которая в 10 раз прочнее стали

Зарубежные разработки

Создана нанобумага, которая в 10 раз прочнее стали

Ученые Технологического университета Сиднея создали новый тип графеновой нанобумаги, в состав которой входит спрессованный графит. Сверхплотное размещение атомов вещества делает материал в 10 раз прочнее стали идентичной толщины. Для получения...

Копирование материалов разрешается только с активной ссылкой на сайт Фантастические технологии" zaqw.ru

Вход или Регистрация

Вход

Belobog1VolshZn1